Бидний өдөр тутамд хэрэглэдэг цахилгаан хэрэгсэл, гар утас, зөөврийн компьютер зэрэг электрон төхөөрөмжүүд нь лити-ион батарейгаар цэнэглэгддэг билээ. Өнөөдрийг хүртэл цахилгаан хэрэгсэл үйлдвэрлэгчид нь зах зээлд худалдаалагдаж байгаа батарейн хэмжээ, хэлбэрт тохируулан өөрсдийн барааны загварыг гаргах хэрэгтэй болдог. Тэгвэл судлаачид 3D хэвлэлийн машин ашиглан литийн-ион батарейг дурын хэлбэрээр гаргах арга боловсруулсан байна.
Ихэнхи
литийн ион батарей нь цилиндр (хуруу батарей) эсвэл тэгш өнцөгт хэлбэр,
загвартайгаар худалдаалагддаг. Тиймээс үйлдвэрлэгчид гар утас гэх зэрэг
бүтээгдэхүүнээ үйлдвэрлэхдээ батарейн хэлбэр, хэмжээнд тохируулан хаягдал
ихтэй, загварын хязгаарлагдмал нөхцөлд хийдэг. Онолын хувьд 3D хэвлэлийн
технологи нь тухайн төхөөрөмжийн батарей, бүтцийн болон электроникийн эд
ангиудтай нь бүхлээр нь дурын хэлбэрээр хэвлэх боломжтой юм. Гэхдээ уг машинд
ашиглагддаг полимер (poly lactic acid-PLA) нь ионы дамжуулагч шинж чанаргүй
учир батарей хэвлэхэд гол саад болж байсан. АНУ-ын Дьюк их сургуулийн /Duke
university/ профессор К. Рейес /C. Reyes/ болон Б. Вили /B. Wiley/ нар энэ
асуудлын шийдлийг олсон тухай үр дүнгээ Америкийн химийн нийгэмлэгийн
сэтгүүлийн /ACS Applied Energy Materials/
2018 оны 10-р дугаарт хэвлүүлсэн байна. Эдгээр судлаачид PLA полимерийг
электролитийн уусмалд уусгах замаар түүний ионы дамжуулалыг ихэсгэсэн. Мөн
графен болон олон ханат нүүрстөрөгч (multi-walled carbon)-ийг батарейн анод,
катодод нэмж өгснөөр цахилгаан дамжуулалыг сайжруулжээ. Судалгааны үр дүнд, тэд
батарейн хүчин чадлыг харуулахын тулд литийн ион батарей бүхий LED бугуйвчийг 3D
машинаар хэвлэсэн (Зураг 1). Энэхүү бугуйвчийн батарей нь ногоон LED гэрлийг 60
секундийн турш асааж, ажиллуулж байв. Судлаачдын үзэж байгаагаар, 3D машинаар хэвлэсэн
батарейн эхний хувилбарын чадал нь
арилжааны батарейн чадлаас хоёр дахин бага байгаа бөгөөд одоогоор практикт
хэрэглэх боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч PLA полимерт суурилсан 3D машинаар батарей
хэвлэх боломжтойг энэхүү үр дүн нь баталж байна.
Эх сурвалж: Science Daily, ACS Applied Energy Materials, 2018; DOI: 10.1021/acsaem.8b00885
Мэдээг
бэлтгэсэн: Материал судлалын салбар